Учёные из Национального тайваньского университета разработали новую микрофлюидную систему, которая может обнаруживать едва заметные химические «отпечатки пальцев» бактерий, помогая выявлять даже штаммы, устойчивые к антибиотикам. Эта технология может помочь врачам быстро и точно диагностировать инфекции в больницах. Исследование [опубликовано](https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0956566325004506) в журнале Biosensors and Bioelectronics.
Почему это важно?
Быстрая и точная идентификация бактерий жизненно важна для назначения правильных антибиотиков, особенно в условиях растущей угрозы инфекций, устойчивых к лекарствам. Традиционные методы диагностики часто требуют длительных этапов культивирования, что задерживает лечение и повышает риск для пациентов.
Как работает новая система?
Исследователи из Национального тайваньского университета (NTU) разработали инструмент, который объединяет микрофлюидику и оптические методы зондирования. Это позволяет проводить детальный химический анализ бактериальных выделений быстро и с минимальным вмешательством.
Система состоит из воздушно-жидкостной микрофлюидики с подложкой на основе поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии (ALM-SERS), которая улавливает химические сигналы крошечных молекул, естественным образом выделяемых бактериями. Эти молекулы включают производные пурина, которые слегка различаются у разных видов и штаммов бактерий.
Однако выявление этих различий непросто — некоторые молекулы связываются с детекционными поверхностями сильнее, чем другие, маскируя сигналы от более слабых. Команда преодолела эту проблему с помощью продуманного дизайна: их устройство перемещает микрокапли, содержащие бактериальные выделения, через серию микролунок.
Каждая лунка выборочно поглощает разные молекулы на основе их силы связывания, создавая последовательность спектральных отпечатков пальцев, которые вместе дают более чёткую картину образца.
Анализируя закономерности во всех восьми лунках с помощью передовых методов обработки данных, таких как [анализ главных компонент](https://phys.org/tags/principal+component+analysis/) (PCA) и [машины опорных векторов](https://phys.org/tags/support+vector+machines/) (SVM), исследователи смогли различить близкородственные штаммы бактерий, даже если у них были одинаковые виды, но разные профили устойчивости к антибиотикам.
В тестах как на лабораторных, так и на реальных клинических образцах эта система показала удивительно точные результаты.
Перспективы
Это нововведение открывает двери для более быстрой и точной диагностики в больницах, с потенциальными приложениями в разработке лекарств, обеспечении безопасности пищевых продуктов и мониторинге окружающей среды.
«Этот чип не просто делает один снимок — он считывает целый фильм о молекулярной адсорбции», — говорит профессор Ниен-Цу Хуан. «Это позволяет выявлять крошечные метаболические различия между супербактериями и обычными бактериями в режиме реального времени, предлагая более быстрый путь к целенаправленному лечению».
Предоставлено Национальным тайваньским университетом.